精通USB 2.0集線器電源管理

來源：賽普拉斯半導(dǎo)體公司  作者：Prajith Cheerakkoda2014年01月25日 10:17

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[導(dǎo)讀] USB集線器不僅可向下游的USB端口提供數(shù)據(jù)和電源，還允許主機通過軟件對連接到下游端口的設(shè)備進(jìn)行電源管理。USB 2.0集線器系統(tǒng)中的電源分配與管理堪稱決定系統(tǒng)是否完全符合USB規(guī)范（2.0版）的主要因素。

關(guān)鍵詞：集線器USB 2.0電源管理

　　USB集線器不僅可向下游的USB端口提供數(shù)據(jù)和電源，還允許主機通過軟件對連接到下游端口的設(shè)備進(jìn)行電源管理。USB 2.0集線器系統(tǒng)中的電源分配與管理堪稱決定系統(tǒng)是否完全符合USB規(guī)范（2.0版）的主要因素。

　　電源分配

　　所有連接到USB端口的設(shè)備可配置成低功率或高功率，這取決于設(shè)備的電壓和電流要求（如表1和表2所示）。

　　首先將所有USB設(shè)備枚舉為低功率器件。主機在枚舉完成后檢查設(shè)備配置描述符的bMaxPower字段。如果bMaxPower表明該設(shè)備屬于高功率，并且可提供相應(yīng)電源，那么主機會允許將該設(shè)備轉(zhuǎn)為高功率。

　　USB設(shè)備可被分為自供電和總線供電。圖1給出了這兩種集線器配置。

　　總線供電集線器系統(tǒng)

　　在這種配置下，集線器的內(nèi)部工作及其下游端口都由集線器上游端口的VBUS供電。這種配置無需本地電源。

　　在總線供電的系統(tǒng)中，所有下游設(shè)備必須是低功率設(shè)備。這是因為集線器從上游電源消耗的最大電流為500mA，且集線器自身工作還要使用一部分電流，所以無法將500mA電流完全提供給下游設(shè)備。因此，在超過四個端口或下游包含高功率設(shè)備的設(shè)計中不建議使用總線供電的集線器配置。

　　重要的設(shè)計考慮因素

　　● 切勿將兩個總線供電的集線器進(jìn)行串聯(lián)。

　　● 總線供電的集線器無法提供超過100mA的電流，因此不能為其下游端口上連接的集線器供電。

　　● 總線供電的集線器不能為高功率設(shè)備進(jìn)行供電。

　　● 總線供電的集線器要求具有電源開關(guān)（如“電源管理”中所述）。

　　自供電集線器系統(tǒng)

　　自供電集線器將來自本地電源的功率分配到其下游端口。這種集線器控制器的功率既可以來自本地電源，也可以來自VBUS。自供電集線器自身工作消耗的最大電流為100mA。通過VBUS 為其USB接口供電的自供電集線器可被稱為混合供電集線器。使用混合供電集線器可區(qū)分?jǐn)嚅_連接的設(shè)備和關(guān)閉電源的設(shè)備。

　　使用自供電集線器會增加設(shè)計的復(fù)雜性。USB規(guī)范（2.0版）的7.2.1節(jié)要求用一種機制來識別VBUS的存在，并相應(yīng)地為D+/D-上拉電阻進(jìn)行供電。當(dāng) VBUS移除后，設(shè)備必須在10秒內(nèi)關(guān)斷D+/D-上拉電阻的電源。違反這一要求可能會引起各種系統(tǒng)故障，而且將無法通過USB合規(guī)性測試。一種有文件記錄的故障就是上游設(shè)備的復(fù)位問題。復(fù)位問題可能導(dǎo)致PC冷啟動故障或集線器無法枚舉下游設(shè)備。此外，其它故障還包括無法從掛起狀態(tài)中正確恢復(fù)以及強制其它枚舉設(shè)備斷開總線等。混合供電集線器設(shè)計則無需進(jìn)行VBUS監(jiān)視。

　　重要的設(shè)計考慮因素

　　● 自供電集線器需要一種機制來檢查VBUS的存在并相應(yīng)地驅(qū)動D+/D-線路。

　　● 自供電集線器需要為下游端口實現(xiàn)過流保護(hù)。

　　● 在具有超過四個下游端口的系統(tǒng)中使用自供電集線器。

　　● 在包含高功率設(shè)備的系統(tǒng)中使用自供電集線器。

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